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先进封装中凸点的材质及作用?

03/31 10:25
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什么是凸点?

在半导体封装(尤其是倒装芯片 Flip Chip 和晶圆级封装 WLP)中,凸点(Bump) 是取代传统金属引线(Wire Bond)的关键互连结构。

简单来说,它是长在芯片焊盘(Pad)上的一个个小小的金属“柱子”,负责把芯片倒扣过来焊在基板上。

凸点的核心作用?凸点承担了三个维度的功能:

1,电气互连

相比细长的金线,凸点粗而短,电感极低,非常适合高频信号传输(如 CPU、GPU、射频芯片)。并且 凸点可以在芯片表面呈阵列分布(Area Array)。这使得芯片可以拥有数千个 I/O 引脚

2,机械支撑

它支撑着芯片与基板之间的空隙,为后续的底部填充(Underfill) 提供空间。3,导热金属的导热性远好于塑料。对于大功率芯片,热量可以通过密集的接地凸点直接传导到基板上散热。主流凸点材质及特性?1,焊料凸点 (Solder Bump)无铅焊料 :

目前的主流。主要是 Sn-Ag-Cu (SAC系列,锡-银-铜),如 SAC305, SAC405。

锡铅焊料 (Sn-Pb):

也就是共晶焊料(63Sn/37Pb)。由于 RoHS 环保指令,现在主要用于军工等领域。

工艺: 电镀或 植球 (Ball Drop) -> 回流焊 (Reflow)。

特点:

回流焊时,熔化的锡球张力会自动把芯片拉正,这是它最大的优点。

缺点: 容易坍塌,不适合极窄间距(Fine Pitch,<100μm)。

2,铜柱凸点

随着芯片引脚越来越密(Pitch < 80μm),锡球容易连在一起造成短路。于是发明了“铜柱”。

结构: 像一根柱子。

主体:铜 (Cu)

顶部:焊料帽 (Solder Cap),通常是 SnAg。

材质: 电镀铜 + 电镀锡银。

特点:

细间距: 可以做得非常细长,互不接触。

抗电迁移 : 铜的熔点高,原子不易在大电流下迁移,非常适合大电流电源脚。

导热极佳: 铜的导热系数是锡的 6-7 倍。

3. 金凸点 (Gold Bump) —— 显示驱动芯片专用

材质:纯金 (Au),纯度通常在 99.9% 以上。

工艺: 电镀金。

特点:硬度适中,抗氧化性极强。

通常配合 COG (Chip on Glass) 工艺,用于将驱动芯片直接压在玻璃面板上。

4. 铟凸点 (Indium Bump)

材质:铟 (In)

特点:

极软,延展性极好。

低温性能好: 在液氮温度下仍能保持延展性(不脆裂)。

 

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